Виды загрязнения гидросферы: основная классификация и примеры

Гидросфера включает в себя все атмосферные, поверхностные и подземные воды Земли.

На Мировой океан и солёные озёра приходится ~ 97,5 % всех запасов, доля пресной воды около 2,5%. Из них доступны для питья и хозяйственного использования лишь 0,3%.

По приблизительным подсчётам суммарный объём воды составляет ~1,4· 10⁹ км³. Это огромная масса, влияющая на все глобальные процессы – влагооборот, климат, формирование рельефа.

Различный характер загрязнения гидросферы делают водную оболочку нашей планеты уязвимой.

Происходит повышение кислотности Мирового океана, уменьшаются запасы пресной воды, что может привести к непоправимым последствиям мирового масштаба:

• изменению климата;
• затоплению части суши;
• гибели живых организмов.

В данной статье мы разберем классификацию основных видов загрязнения гидросферы и охарактеризуем их.

Антропогенное и природное загрязнение воды

По определению экспертной группы учёных при ООН, под загрязнением воды подразумевается прямое или косвенное внесение человеком в гидросферу веществ и энергии, не характерных для данной среды.

Это не совсем точное описание, так как загрязнение водных ресурсов происходит не только в результате антропогенного воздействия, но и благодаря естественным процессам, происходящим в природе.

Природное

Естественное загрязнение гидросферы по происхождению делится на 2 вида:

1. Внеземное загрязнение вод. Из космоса на землю регулярно падают остатки комет, астероидов, пыли, у которых повышенный радиационный фон и различный химический состав. Эти внеземные элементы, попадая в воду, загрязняют её.
2. Земное загрязнение гидросферы. В результате землетрясений, извержений вулканов, отмирания живых организмов, вымывания почвы и выветривания горных пород с последующим их перенесением в водоёмы происходит загрязнение. В воду попадают нерастворимые формы гумуса, коллоидные частицы, вирусы, водно-растворимые элементы, не участвующие в биологическом круговороте в экосистеме.

С увеличением предельно допустимой концентрации (ПДК) веществ, попавших в водоёмы естественным путём, включаются механизмы природной очистки. Донные отложения (особенно песок) абсорбируют вредные вещества. Мельчайшие рачки, коловратки, дафнии, моллюски пропускают через себя воду, фильтруя её.

Водные растения поглощают химические элементы, регулируют содержание углекислоты, обогащают воду кислородом.

С чрезмерным разрастанием флоры справляются растительноядные рыбы, не допуская зацветания водоёма. В результате водные экосистемы сами восстанавливаются.

Антропогенное

Деятельность человека наносит водным объектам колоссальный вред.

Ухудшению экологической обстановки способствуют:

• неумеренное водопотребление;
• сбросы сточных вод;
• деятельность ГЭС и АЭС;
• морской транспорт;
• туризм.

Загрязнение гидросферы происходит следующими основными путями:

1. Сброс в реки, озёра промышленными фабриками, предприятиями и населёнными пунктами неочищенных стоков.
2. Применение в водоохранной зоне ядовитых гербицидов, пестицидов и химических удобрений сельскохозяйственными, фермерскими хозяйствами.
3. Техногенные катастрофы, аварии на АЭС, крушения нефтеналивных танкеров.
4. Сжигание топлива, вредных веществ, впоследствии возвращающихся в гидросферу с осадками.
5. Слив в реки, моря и озёра отработанной тёплой воды, использующейся в различных производственных процессах. Повышение температуры вызывает эвтрофикацию, ведущую к цветению, заболачиванию водоёмов и гибель рыбы.

Если с природным загрязнением гидросфера справляется сама, то на то, чтобы восстановиться после антропогенного прессинга, у водоёмов уходит не одно десятилетие.

В таблице (по данным Израэля Ю.А., Цыбаня А.В., 1989г.) представлено соотношение загрязнения гидросферы вредными веществами антропогенного и естественного (природного) происхождения:

Способность к самоочищению водных объектов не безгранична. Постоянные сбросы антропогенных неочищенных стоков с высоким содержанием вредных веществ неизбежно приводят к загрязнению водоёмов.

Виды

Рассмотрим виды и характеристику источников загрязнения водных объектов. К наибольшему загрязнению водной среды приводят минеральные и органические вещества. К первой группе относятся соли, щёлочи и кислоты.

Органическими продуктами являются отходы:

• пищевой;
• целлюлозно-бумажной;
• кожевенной промышленности,

а также растительные остатки и волокна, животные жиры.

В промышленных отходах обычно содержится 60% органики и 40% минеральных компонентов. Основными и наиболее распространёнными считаются химические и биологические стоки, но нельзя недооценивать и другие виды загрязнения природных вод.

Химическое

Основные виновники химического загрязнения пресных и солёных водоёмов:

• металлургические заводы;
• химическая промышленность;
• добывающая отрасль и горнообогатительные комбинаты;
• домны;
• сельское хозяйство.

Они щедро снабжают водоёмы:

• свинцом;
• ртутью;
• никелем;
• медью;
• хромом;
• кадмием;
• цинком.

В последние годы участилось загрязнение поверхностных стоков фосфатами и нитратами, попадающими в реки, водохранилища, подземные резервуары воды из удобрений.

В эту группу входят органические (фенолы, пестициды, алициклические карбоновые кислоты) и неорганические соли, основания, кислоты.

Это наиболее стойкий, широко распространяющийся по водной акватории вид загрязнения. Осаживаясь на дно, химические вещества полностью не сорбируются частицами горных пород, сохраняя опасные свойства.

С подводными течениями очаг химического загрязнения может распространяться на несколько десятков километров.

Биологическое и бактериальное

Вода загрязняется:

• микроорганизмами;
• грибами;
• дрожжами;
• бактериями;
• вирусами.

Патогенные организмы поступают в водоёмы с бытовыми стоками (фекалии, остатки еды), сбросами предприятий пищевой промышленности, производителей продуктов, мясоперерабатывающих комбинатов.

Степень биологического загрязнения воды измеряется 3 показателями:

1. Биохимическое потребление кислорода (БПК). Показывает степень загрязнения органическими соединениями, сколько кислорода необходимо микроорганизмам для полной переработки присутствующего в воде органического вещества в заданный отрезок времени. Согласно принятым нормам БПК₅ (за 5 суток) не должно превышать 3 мг 0₂/л.
2. Количество лактозоположительных (ЛКП) или кишечных палочек в 1 л воды. Согласно санитарно-эпидемиологическим нормам, купание в водоёме считается безопасным, если в нем находится не более 1000 ЛКП на литр. Этот показатель отображает степень заражения воды патогенными вирусами, простейшими, бактериями и загрязнение продуктами жизнедеятельности животных.
3. Содержание растворённого кислорода. Чтобы вода была признана пригодной для питья, в литре должно быть растворено не менее 4 мг кислорода.

Несмотря на то, что бактериальный вид загрязнения гидросферы носит обычно временный характер, он может стать причиной вспышки опасных заболеваний, таких как холера, гепатит, брюшной тиф.

В Московской области один глоток сырой воды из родника может стать причиной появления гепатита А. Так в Серпуховском районе в 2000 г опасный вирус стал причиной болезни 180 человек.

Механическое

Природные вещества, загрязняющие водоёмы механическим путём, редко бывают ядовитыми, но могут значительно ухудшать органолептические свойства воды:

• песок;
• мелкие частицы горных пород;
• глина;
• почва, смытая в реки из поймы.

В отличие от естественных компонентов, продукты деятельности человека (стволы, кора деревьев при сплаве леса по водотокам, бытовой мусор) могут вызвать эвтрофикацию, способствовать гибели рыбы и морских животных.

К примеру, дельфины часто попадают в брошенные бесхозные фрагменты рыболовных сетей.

Радиоактивное

Радиоактивные нуклиды природного происхождения попадают в воду из горных пород и почвы. Их излучение не превышает 10–20 мкР в час и они не представляют опасности. Техногенные радиоактивные элементы оказываются в водоёмах в результате сбросов загрязнённых радионуклидами стоков, повреждения контейнеров, в которых захоронили ядерные отходы на дне.

Самые масштабные заражения природы были связаны с авариями на АЭС. Так, в результате аварии, произошедшей 26 апреля 1986 г. на Чернобыльской атомной электростанции, пострадало около 5 млн. га земель и все окрестные водоёмы.

Радиоактивное загрязнение наиболее опасно для экосистем, так как помимо возникновения облучения, убивающего всё живое, в воду попадают устойчивые токсичные элементы.

Период полураспада радиоактивных изотопов очень продолжительный — у цезия (Cs)-137 и стронция (Sr)-90 около 30 лет, а у америция (Am)-241 приблизительно 433 года.

Тепловое

Тепловое загрязнение водных ресурсов опасно тем, что изменяется химический и газовый состав воды, нарушаются связи в экосистемах, меняется их видовой состав.

Тёплая вода попадает в различные объекты гидросферы после участия в производственных циклах предприятий с АЭС и ТЭС, её температура может быть на 5-15°C выше, чем в реке или озере.

Сначала это вызывает бурное развитие растительности и микроорганизмов, затем приводит к снижению кислорода в воде, цветению, заболачиванию, гибели растений и рыбы.

От эвтрофирования особенно сильно страдают небольшие речки и маленькие озёра. На крупных водоёмах происходит заболачивание мелководий и прибрежной зоны.

Устойчивость загрязнения водных объектов

Степень опасности загрязнения гидросферы оценивается по различным параметрам. Один из важнейших показателей – устойчивость вредных выбросов.

Различают:

1. Нестойкое загрязнение водоёмов. Опасные вещества, попавшие в воду, вступают в химическую реакцию или поглощаются живыми организмами и либо распадаются на безвредные компоненты, либо исчезают.
2. Стойкое загрязнение воды. Вредные выбросы не принимают участие в процессах, связанных с самоочисткой экосистемы, являются инертными, не разлагаются на безопасные компоненты. Долгое время остаются в неизменном состоянии, отравляя водоёмы и их обитателей.

Масштаб проблемы

Ещё один важный показатель – площадь поражения.

По охвату территории загрязнение делят на 3 вида:

1. Локальное загрязнение. Точечные выбросы, поражающие небольшой район.
2. Региональное загрязнение. Затрагивает определённую область, например, бассейн одной реки.
3. Глобальное загрязнение. Экологическая катастрофа, охватывающая большую территорию. Так, в результате разлива нефти в океане километры поверхности покрываются ядовитой, не пропускающей воздух плёнкой из углеводородов.

Классы опасности

Опасность загрязнения оценивается не только по площади распространения, но и по токсичности, способности аккумулироваться, периоду разложения ядовитых выбросов.

Выделяют 4 класса опасности загрязняющих гидросферу веществ:

1. I – чрезвычайно опасные (ртуть, бензпирен, акролеин).
2. II – высокоопасные (свинец, нитриты, ДДТ, висмут).
3. III – умеренноопасные (хлор, метанол, нитраты, хром).
4. IV – малоопасные (толуол, сероводород, фенол).

Оценка уровня загрязнения воды по классу опасности необходима для принятия своевременных мер по замене очистных сооружений, водопроводных труб, локализации и устранению ядовитых выбросов, отравляющих водоёмы.

Полезное видео

Из презентации ниже вы узнаете, какие бывают виды загрязнения гидросферы:

Итоги

Существует множество типов и видов загрязнения гидросферы, в той или иной степени отравляющих водные богатства нашей планеты. С каждым годом природным экосистемам всё сложнее самостоятельно бороться с возрастающим антропогенным прессингом.

Более половины доступных естественных резервуаров с пресной водой утратили способность к полному самостоятельному очищению. Проблему пытаются решить на международном уровне.

На заседании Генеральной Ассамблеи ООН приняли решение, что целое десятилетие (с 2005 по 2015 гг.) пройдёт под девизом «Вода для жизни». В 2000 году под эгидой ЮНЕСКО была создана самая крупная программа по оценке состояния и запасов водных ресурсов (WWAP). Координируют работу более 30 учёных и членов организации.

Ежегодно публикуется самый полный, всеобъемлющий доклад, затрагивающий проблемы загрязнения гидросферы и дающий рекомендации по выработке и реализации стратегии водной политики.